Toimintamallin luonti suurjännitteisen jakeluverkon suojareleiden asetteluarvojen määrittämiselle
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2020-05-18
Department
Major/Subject
Control, Robotics and Autonomous Systems
Mcode
ELEC3025
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
fi
Pages
70+14
Series
Abstract
Suurjännitteisten jakeluverkkojen suojauksen toteuttaminen tulee muuttumaan tulevaisuudessa nykyistä haastavammaksi uusiutuvien sähköntuotantolaitoksien liittyessä jo olemassa olevaan sähköverkkoon. Tämän työn tavoite oli luoda distanssisuojaukselle asettelulaskentamalli tilanteisiin, joissa verkkoon on liittyneenä useita eri sähköntuotantolaitoksia ja joissa oikosulkuvirtojen syöttöpisteitä on useita. Tässä diplomityössä tutkittiin oikosulkuvirtojen eri laskentamenetelmiä ja niiden käytettävyyttä distanssireleillä toteutetun suojauksen kannalta sekä oikosulkuvirran sivusyötön vaikutusta distanssisuojauksen toimintaan. Aluksi selvitettiin myös suurjännitteisen jakeluverkon relesuojauksen periaatteet, suojareleet ja oikosulkuvikojen eri vaikutukset sähkönjakelun toimivuuden ja ympäristön turvallisuuden kannalta. Oikosulkuvirtojen laskennasta perehdyttiin IEC-standardin mukaisiin laskentamenetelmiin alkuoikosulkuvirran, sysäysoikosulkuvirran, symmetrisen katkaisuvirran ja pysyvän tilan oikosulkuvirran laskennan osalta. Lisäksi tutkittiin IEC-standardin mukaisten laskentamenetelmien ja superpositiomenetelmän eroja ja käyttökelpoisuutta. Asettelulaskentamallin määrittäminen ja todentaminen toteutettiin osana erään jakeluverkkoyhtiön rakennuskohdetta ja asettelumallilla toteutettiin kyseisen kohteen distanssisuojauksen asetteluarvot. Verkonmallinnus ohjelman käytettävyyttä testattiin verkkomallin ja sen distanssisuojauksen luontiin ja distanssireleiden asetteluun. Lisäksi luotiin erillinen asettelulaskentataulukko ABB REL670 ja Siemens 7SA86 distanssireleiden parametrien asetteluun ja raportointiin. Lopuksi tutkittiin PSS/E raakadatan hyödyntämistä vaihtoehtoisena tapana verkkomallin luomiselle. PSS/E raakadata perustui erään jakeluverkkoyhtiön olemassa olevaan suurjännitteiseen jakeluverkkoon. PSS/E raakadatan toimitti kantaverkko-yhtiö Fingrid, joka oli mallintanut kyseisen 110 kV:n verkonosan omiin tarpeisiinsa. Työn lopputuloksena distanssireleiden asettelulaskentaan saatiin toimiva malli, jolla asettelulaskenta voidaan suorittaa jakeluverkon usealle eri kytkentätilanteelle ja usealle oikosulkuvirran syöttöpisteelle tai syöttösuunnalle.Implementation of high-voltage distribution network’s protection system is encountering new challenges in the future as more renewable energy production plants are connected to the existing power distribution network. Aim of this thesis is to develop a new operating model for these situations, when multiple different renewable energy production plants are producing multiple feeding points for short circuit currents. This thesis includes research of different short circuit current calculation methods and their usability for distance relay implemented distribution network protection system. At first, relay protection’s principles, different protection relays and short circuit current effects to power system and safety of environment were examined. IEC-standard based short circuit current calculation methods, such as initial short-circuit current, peak short-circuit current, symmetrical breaking current and steady-state short-circuit current calculation were studied and their differences to the superposition method were examined. Defining and verifying of the operating model was implemented as a part of one power distribution company’s new distribution network project and parameters of the distance relays were determined according to the operating model. Usability of the model was tested with network model and its capability to produce working distance protection system. Moreover, an additional relay parameter assessment and reporting tool was built to ABB REL670 and Siemens 7SA86 distance relays. Lastly, import function of PSS/E raw data as an alternative option for building network model was studied. PSS/E raw data was based on one power distribution company’s existing distribution network and it was provided to use by Finland’s transmission system operator Fingrid. Fingrid has modeled their customer’s power distribution networks to model their power transmission system’s operation. As conclusion of the thesis, a working operating model for high-voltage distribution network's protection relay parameter determination was obtained. Operating model is capable to operate with multiple distribution network states and short-circuit feeding points or feeding directions.Description
Supervisor
Lehtonen, MattiThesis advisor
Suontausta, JaanaKeywords
jakeluverkko, relesuojaus, distanssirele, toimintamalli, verkkomalli, mallintaminen